Mikrobiota susu mentah didominasi oleh BAL (Lactococcus, Lactobacillus, Leuconostoc) yang berasal dari ambing, peralatan pemerahan, dan lingkungan. Namun, mikroorganisme pembusuk yang paling signifikan dalam susu mentah yang didinginkan adalah batang Gram-negatif psikrotrofik, khususnya Pseudomonas fluorescens dan Pseudomonas fragi. Organisme ini tumbuh selama penyimpanan berpendingin dan menghasilkan lipase dan protease ekstraseluler yang stabil terhadap panas dan bertahan dalam pasteurisasi dan pemrosesan suhu ultra-tinggi (UHT). Aktivitas enzimatik pasca pengolahan menghasilkan gelasi umur, rasa pahit, dan ketengikan pada susu dan krim UHT selama penyimpanan.
Pengasaman susu disebabkan oleh BAL yang memfermentasi laktosa menjadi asam laktat, menurunkan pH dan menyebabkan koagulasi kasein. Proses ini diinginkan untuk produk susu yang difermentasi tetapi akan menyebabkan pembusukan jika tidak dikontrol dalam susu cair. Urutan asam yang khas dalam susu mentah pada suhu kamar melibatkan Streptococcus spp. pada awalnya, diikuti oleh Lactobacillus spp. yang lebih toleran terhadap asam. Dalam susu pasteurisasi, pascakontaminasi oleh batang Gram-negatif psikrotrofik (Pseudomonas, Enterobacter) adalah jalur pembusukan utama, menghasilkan proteolisis dan rasa tidak enak sebelum terjadi pengasaman yang cukup untuk koagulasi.
Pembusukan keju diwujudkan dalam beberapa bentuk tergantung pada jenis keju dan kondisi penyimpanan. Proteolisis dengan mengkontaminasi bakteri atau sisa koagulan yang berlebihan dapat menyebabkan rasa pahit dan kerusakan tekstur. Lipolisis oleh lipase dari kontaminasi kapang dan bakteri psikrotrofik menghasilkan asam lemak bebas yang menyebabkan ketengikan (asam butirat, kaproat, kaprilat, kaprat). Pembusukan permukaan keju keras oleh jamur (Penicillium, Aspergillus, Mucor) dikendalikan dengan pembersihan, waxing, atau pengemasan vakum. Pembusukan lunak pada keju dengan kadar air tinggi sering kali disebabkan oleh batang Gram-negatif (Pseudomonas, Flavobacterium) yang mendegradasi protein.
Pembusukan ragi (Debaryomyces hansenii, Candida, Kluyveromyces marxianus) umum terjadi pada produk susu fermentasi seperti yogurt dan krim asam, di mana pH rendah menghambat bakteri tetapi memilih ragi. Produksi gas menyebabkan wadah membengkak dan rasa tidak enak. Perpanjangan umur simpan produk susu bergantung pada praktik higienis yang baik selama produksi, pendinginan cepat, pemeliharaan rantai dingin, dan penggunaan kultur pelindung (bakteriosin penghasil BAL) atau penambahan karbon dioksida. Model prediktif umur simpan berdasarkan jumlah psikrotrofik awal dan suhu penyimpanan digunakan dalam industri susu untuk manajemen kualitas. Pembusukan produk susu sering kali disebabkan oleh organisme psikrotrofik yang menghasilkan enzim yang stabil terhadap panas. Pasteurisasi yang tepat dapat menghilangkan patogen, namun tidak semua organisme pembusuk. Mikrobiologi produk susu fermentasi melibatkan fermentasi terkontrol untuk mencegah pembusukan.
